外源NO供体硝普钠(SNP)对小球藻生理参数的影响

刘路平

(山东师范大学 地理与环境学院,山东 济南 250014)



外源NO供体硝普钠(SNP)对小球藻生理参数的影响

刘路平

(山东师范大学 地理与环境学院,山东 济南 250014)

为了探讨一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)对小球藻部分生理参数的影响，采用BG11培养小球藻来研究了不同浓度梯度的硝普钠(SNP)对小球藻生理参数的影响。通过查阅参考文献与资料，SNP浓度梯度分别设为：0、0.01、0.05、0.1、0.5、0.7、0.9、1(单位： mmol/L)，每天定时用分光光度计、液相氧电极、叶绿素荧光仪对含有不同浓度SNP的小球藻进行了相关参数测定。结果表明：SNP对小球藻生长的调节具有双重性, 存在“低促高抑”现象。

硝普钠；小球藻；生长量；呼吸速率；光合效率

1　引 言

一氧化氮(NO)作为植物体内的一种重要的信号分子，其广泛参与到植物的各种生理过程中，尤其在植物生长发育及其对各种逆境胁迫的响应等方面起着重要的调控作用[1]。研究结果表明，一氧化氮对植物的生长发育、光合作用、呼吸作用等生理过程都起着重要的调节控制作用，现在还把它当作一种新的植物激素[2]。作为一氧化氮重要供体的硝普钠(SNP)，则在一些重要领域的研究方面发挥了重要作用。据研究发现,NO外源供体硝普钠(SNP)能够促进渗透胁迫下的小麦种子萌发，提高了过氧化氢酶(CAT)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、增加了脯氨酸(Pro)含量及增强了幼苗的抗氧化能力[3]。

近年来，小球藻的营养功效逐渐被发掘，并作为一种可食用的营养食品得到了广泛的认可。据研究发现，小球藻细胞中所含的多糖及糖蛋白具有抗肿瘤活性、抗病原菌及增强人体免疫能力。而且，小球藻在一定程度上还具有降解有机污染物、吸收氮磷等营养物质且吸附砷等重金属的能力[4，5]。所以笔者在已有的研究基础上，采用小球藻为受试生物，以SNP作为外源NO供体，探讨NO供体SNP对小球藻的生理参数的影响，以期为优化培养条件提供理论依据和实践对策。

2　材料与方法

2.1实验材料

2.1.1培养基BG11

按照表1所示比例配成试剂，然后对试剂灭菌，再按表1取相应的溶液配成BG11，最后测定pH值，使其呈中性，即可植入藻种。

2.1.2藻种及培养

用BG11培养基培养小球藻，在实验前，将其放置在光照培养箱中进行预处理使其达到对数生长期后再用于实验。光照培养箱里的光照强度为125 μmol/m2s1，光暗比为12 h∶12 h，培养温度保持在(25 ± 2) ℃，且为了防止藻细胞下沉或者附壁，每天定时摇匀锥形瓶6次。

表1　BG11培养基所需试剂以及取量

试剂为硝普钠(SNP)，别名亚硝基铁氰化钠。

2.2试验处理

用分光光度计测定预培养的藻种液，记录最初的光密度值，OD680值为0.772。然后，将预培养的小球藻培养液充分摇匀后，分至24瓶100 mL的锥形瓶中,分8组试验，每组设3个平行，对其分别标号以便区别，在这8组试验中按比例加入不同浓度的SNP，浓度梯度分别为：0(空白样)、0.01、0.05、0.1、0.5、0.7、0.9、1(单位 mmol/L)。最后，锥形瓶用透气膜封盖，在设定的条件下培养。

2.3分析方法

2.3.1小球藻生长量的测定

采用浊度比色法，用分光光度计测定小球藻培养液的吸光度值，以培养液在680 nm处的吸光度值(OD680)作为小球藻生长量的间接指标[6]。具体步骤：对不同浓度硝普钠的培养液，用分光光度计测定小球藻培养液的吸光度值，连续定时测定6 d，每组3个平行试验结果取平均值。

2.3.2小球藻呼吸速率的测定

Chlorolab-2液相氧电极(Hansatech,英国)是用于测定水溶液中溶解氧的含量。测定方法：先将锥形瓶放在与测定温度相同的蒸馏水中适应一段时间(温度为20 ℃，大气压为101.32 kPa)，将八组待测样品每天同时间测定，测定4 d，并从中得到相应的光合呼吸速率。

2.3.3小球藻光合效率的测定

叶绿素荧光参数的测定采用FMS-2型便携式脉冲调制式荧光仪来测定不同浓度下小球藻的初始荧光( Fo) 、最大荧光( Fm) 和最大光化学效率(Fv/Fm)。其中PSⅡ的最大光化学效率用 Fv/Fm=( Fm-Fo) /Fm的方法来计算。用荧光仪每天定时测定培养液的荧光参数，测前请充分摇匀，连续测定4 d，记录各天数值。

3　结果与分析

3.1不同浓度的硝普钠(SNP)对小球藻生长量的影响

根据上述实验步骤与测定方法，得出各组培养液的光密度值(图1)。

从图1可以看出，小球藻的生长速度不同，前2 d生长缓慢，到第3 d以后才开始增长，并且不同浓度的培养液增长趋势不同，与空白样相比，SNP浓度为0.01 mmol/L的小球藻增长迅速。说明SNP对小球藻的生长存在“低促高抑”现象。

3.2不同浓度的硝普钠(SNP)对小球藻呼吸速率的影响

通过4 d对小球藻培养液的测定，得出不同浓度SNP下小球藻的溶解氧量与呼吸速率的情况(图2、图3)。

从图2、图3可以看出，随着时间的延长，SNP浓度为0.01 mmol/L的小球藻放氧量与空白样相比，其溶解氧较少。通过比较稳定呼吸速率可知，对照组、0.01 mmol/L、1 mmol/L分别约为0.027769、0.04607、0.004541。以上说明：低浓度处理组的藻细胞呼吸速率最好，代谢活动最强。所以SNP浓度为0.01 mmol/L的处理组对小球藻的生长具有促进作用。

图2　不同浓度SNP下小球藻第1 d的溶解氧量

图3　不同浓度SNP下小球藻第4 d的溶解氧量

3.3不同浓度的硝普钠(SNP)对小球藻光合效率的影响

从图4中可知，含有低浓度SNP培养液的PSII的最大光化学效率Fv/Fm随着培养天数的增长，变化不是很显著，但略有上升。但是，含有高浓度SNP培养液的Fv/Fm则在第1d测定时，其数值与对照组相比明显偏低，说明高浓度的SNP对小球藻的光合作用有一定程度的抑制作用。但是随着时间的增长，高浓度SNP的培养液光抑制现象有减弱趋势。

图4　不同浓度SNP下小球藻Fv/Fm的变化趋势

4　结论

通过利用NO供体SNP探索其对小球藻部分生理参数的影响，可以看出，SNP对小球藻生长的调节具有双重性, 表现在SNP浓度较低时, 可以促进小球藻的生长, 但是高浓度则对小球藻生长具有抑制作用，即存在“低促高抑”现象[7，8]。同样，呼吸速率因藻细胞数量(低浓度多而高浓度少)也存在此现象，光合效率Fv/Fm的变化趋势随着培养天数的延长，“低促高抑”现象有减弱趋势。综上实验表明：0.01 mmol/L的SNP浓度最适宜小球藻的生长。

本次实验还很多不足之处，实验所设定的SNP浓度梯度之间的差距不是太大，需要更进一步的细化0～0.01 mmol/L的SNP的浓度梯度来找到促进小球藻生长的最小临界浓度梯度，并且需要增加高浓度梯度的实验组，来验证抑制小球藻的生长范围，因此，该实验有待进一步的改善。

[1]Besson-Bard A, Pugin A, Wendehenne D. New insights into nitric oxide signaling in plants[J]. Annual Review of Plant Biology,2008(59): 21～39.

[2] Beligni MV, Lamattina L. Nitric oxide interferes with plant photo-oxidative stress by detoxifying reactive oxygen species[J]. PlantCell Environ,2002(25):737～748.

[3]Zhang H,Shen W B, Xu L L. Effects of nitric oxide on the germination of wheat seeds and its reactive oxygen species metabolisms under osmotic stress [J]. Act a Botanica Sinica,2003(45):901～905.

[4]胡月薇,邱承光,曲春波,等.小球藻处理废水研究进展[J].环境科学与技术,2003,26 (4):48～50.

[5]孔维宝,华绍烽,宋昊,等.利用微藻生产生物柴油的研究进展[J].中国油脂，2010(8)：51～56.

[6]胡勤海,郑苏平,汤曙明,等.稀土元素钐和钇对小球藻生长的影响[J].农业环境保护,2001,(6).

[7]刘春颖,房爽,赵敏,等.荧光法监测硝普钠释放NO过程及其对微藻生长的影响[J].生态毒理学报,2010,(3).

[8]张正斌，林彩，刘春颖，等.一氧化氮对海洋浮游植物生长影响的规律及其化学特征研究[J].中国科学,2004,34(5):393～40.

[9]李琪. 外源NO对CTAC/Flu复合污染体系胁迫下小球藻生长的影响[D].湘潭:湘潭大学,2013.

[10]吴真真.一氧化氮对三种海藻生长影响的规律及其在赤潮化学预测中的应用[D].青岛：中国海洋大学，2005.

[11]任洁.氮限制条件下小球藻的油脂代谢研究[D].海口：海南大学，2015.

2016-05-19

刘路平(1990—)，女，山东师范大学地理与环境学院硕士研究生。

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1674-9944(2016)14-0151-03